\documentclass{../bkbp} \begin{document} \heading{REN}{Schaltalgebra}{5.5.2022} \section{Schaltalgebra} \subsection{Signalformen} In der Signaltechnik wird zwischen drei Signalarten Unterschieden: \begin{center} \begin{tabular}{c|c|c} Signaltyp & Beschreibung & Beispiel \\ \hline Analogsignal & Kontinuierliches, stufenlos veränderbares Signal & Potentiometer \\ Digitalsignal & Physikalische Größe, gestuft im Takt veränderbar & Digitales Messgerät \\ Binärsignal & Ein Digitalsignal mit zwei Zuständen; 0 und 1 & Wechselschaltung \end{tabular} \end{center} \subsection{DeMorgen'sche Gesetz} Alle Funktionsgleichungen können nach folgendem Schema umgewandelt werden. So wird die Funktionsgleichung \begin{math}X = \overline{A \vee B}\end{math} wie folgt umgestellt: \begin{enumerate} \item Alle Eingänge werden Negiert%: \begin{math}X = \overline{\overline{A} \vee \overline{B}}\end{math} \item Tausch von OR und AND%: \begin{math}X = \overline{\overline{A} \wedge \overline{B}}\end{math} \item Negierung des Ausgangs%: \begin{math}X = \overline{A} \wedge \overline{B}\end{math} \end{enumerate} \section{Aufgaben} \subsection{Arbeitsblatt 1: Schaltalgebra} \subsubsection{Schaltalgebraische Funktionen} \begin{center} \begin{tabular}{c|c|c} Zeichen & Benennung & Schreibweise \\ \hline \begin{math}\overline{}\end{math} & NOT & \begin{math}\overline{A}\end{math} \\ \begin{math}\vee\end{math} & OR & \begin{math}A \vee B\end{math} \\ \begin{math}\wedge\end{math} & AND & \begin{math}A \wedge B\end{math} \\ %\begin{math}\veebar\end{math} & XOR & \begin{math}A \veebar B\end{math} \\ \begin{math}\overline{\vee}\end{math} & NOR & \begin{math}A \overline{\vee} B\end{math} \\ \begin{math}\overline{\wedge}\end{math} & NAND & \begin{math}A \overline{\wedge} B\end{math} \end{tabular} \end{center} \subsubsection{Schaltalgebraische Grundfunktionen} \begin{center} \begin{tabular}{c|c ||c|| c} A & B & Operator & Ergebnis \\ \hline 0 & & \begin{math}\overline{A}\end{math} & 1 \\ 1 & & \begin{math}\overline{A}\end{math} & 0 \\ \hline 0 & 0 & \begin{math}A \vee B\end{math} & 0 \\ 0 & 1 & \begin{math}A \vee B\end{math} & 1 \\ 1 & 0 & \begin{math}A \vee B\end{math} & 1 \\ 1 & 1 & \begin{math}A \vee B\end{math} & 1 \\ \hline 0 & 0 & \begin{math}A \wedge B\end{math} & 0 \\ 0 & 1 & \begin{math}A \wedge B\end{math} & 0 \\ 1 & 0 & \begin{math}A \wedge B\end{math} & 0 \\ 1 & 1 & \begin{math}A \wedge B\end{math} & 1 \end{tabular} \end{center} \subsubsection{Wahrheitstabelle Wechselschaltung} Schaltfunktion einer Wechselschaltung: \begin{equation} \begin{split} P1 &= (\overline{A} \wedge B) \vee (A \wedge \overline{B}) \\ P1 &= (\overline{A} \cdot B) + (A \cdot \overline{B}) \end{split} \end{equation} \begin{center} \begin{tabular}{c|c || c|c || c} A & B & \begin{math}\overline{A}\end{math} & \begin{math}\overline{B}\end{math} & \begin{math}(\overline{A} \wedge B) \vee (A \wedge \overline{B})\end{math} \\ \hline 0 & 0 & 1 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 0 & 1 \\ 1 & 0 & 0 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 0 & 0 & 0 \end{tabular} \end{center} \subsubsection{Wahrheitstabelle Schützschaltung} Schaltfunktionen der Schütze: \begin{equation} \begin{split} Q1 &= S1 \wedge \overline{S3} \\ Q2 &= \overline{S1} \wedge \overline{S2} \wedge S3 \\ Q3 &= \overline{S1} \wedge \overline{S2} \wedge S3 \end{split} \end{equation} \begin{center} \begin{tabular}{c|c|c || c|c|c} S1 & S2 & S3 & Q1 & Q2 & Q3 \\ \hline 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 & 1 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & - & - & - \\ 1 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \end{tabular} \end{center} \subsection{Arbeitsblatt 2: Übung Grundverknüpfungen} Wahrheitstabelle: \begin{center} \begin{tabular}{c|c || c|c|c|c|c|c|c} B & A & $A \wedge B$ & $A \vee B$ & $\overline{A \wedge B}$ & $\overline{A \vee B}$ & A XOR B & $A = B$ & $A \wedge \overline{B}$ \\ \hline 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 1 & 0 & 1 \\ 1 & 0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 1 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \end{tabular} \end{center} \subsection{Arbeitsblatt 3: Schaltungsanalyse} Funktionsgleichungen: \begin{enumerate} \item $Z_1 = A \vee B$ \item $Z_2 = A \vee (\overline{B} \vee \overline{C} \vee \overline{D})$ \item $Z_3 = \overline{A} \wedge B \wedge C$ \end{enumerate} \subsection{Arbeitsblatt 4: Licht-Warnsignal} Eingänge: \begin{enumerate} \item $E_1$: Scheinwerfer (AN = 1; AUS = 0) \item $E_2$: Motor (AN = 1; AUS = 0) \item $E_3$: Fahrertür (AUF = 1; ZU = 0) \end{enumerate} Das Warnsignal ertönt wenn $A = 1$. \\ Funktionsgleichung: $A = E_1 \wedge \overline{E_2} \wedge E_3$ \\ Wahrheitstabelle: \begin{center} \begin{tabular}{c|c|c || c} $E_3$ & $E_2$ & $E_1$ & $A$ \\ \hline 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 0 \\ 1 & 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 1 & 1 & 0 \end{tabular} \end{center} \end{document}